初中物理沪科版（2024）八年级全册（2024）机械效率精品导学案

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▉题型1 有用功、额外功与总功
【知识点的认识】
（1）有用功定义：对人们有用的功，有用功是必须要做的功。
有用功的公式是W有用＝Gh（提升重物）＝W总﹣W额＝ηW总
（2）额外功定义：并非我们需要但又不得不做的功
额外功的公式是W额＝W总–W有＝W总*（1﹣η）。
（3）总功定义：有用功加额外功的和叫做总功。即动力所做的功。
公式：W总＝W有用+W额
1．简单机械在我们生活中应用非常广泛，好动手的小明同学分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体移动到相同高度，做有用功（ ）
A．杠杆最多B．斜面最多
C．滑轮组最多D．一样多
▉题型2 有用功的计算
【知识点的认识】
有用功的公式是W有用＝Gh（提升重物）＝W总﹣W额＝ηW 总
2．用一个滑轮匀速提升重物，重物移动的距离和绳子自由端竖直移动的距离随时间变化关系的图像如图所示。若物体的重力为80N，作用在绳子自由端的拉力F为45N。关于这一过程下列说法正确的是（ ）
A．该滑轮在这一工作过程是定滑轮
B．绳子末端移动的速度是2.5cm/s
C．动滑轮重10N
D．克服物体重力所做的有用功是8J
▉题型3 功的原理
【知识点的认识】
使用任何机械时，人们所做的功，都不会少于（大于或等于）不用机械时所做的功，也就是使用任何机械都不省功．这个结论叫做功的原理．
功的原理是人们经过长期的实验和研究得到的规律，是任何机械（不论是简单机械还是复杂的机器）都遵循的原理，它表明使用任何机械，能省力或省距离或改变力的方向，但都不能省功．
3．在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是（ ）
A．使用机械可以省力、省距离，也可以省功
B．机械做功越快，机械效率越高
C．功率越大的机械，做功越快
D．机械做功越多，机械效率越高
▉题型4 机械效率的概念
【知识点的认识】
（1）概念：有用功跟总功的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。
（2）计算公式：用W总表示总功，用W有用表示有用功，用η表示机械效率，则：η=W有用W总。
由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因而机械效率总小于1。
4．下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（ ）
A．效率越高的机械，功率越大
B．做功越多的机械，功率越大
C．做有用功越多的机械，效率越高
D．功率越大的机械，做功越快
5．以下数据接近真实情况的是（ ）
A．一本物理书受到的重力约为0.2N
B．教室里的大气压强约为1000Pa
C．中学生上4层楼克服重力做功约4500J
D．起重机的机械效率一般为80%～90%
▉题型5 机械效率的比较大小
【知识点的认识】
（1）机械效率由有用功和总功两个因素共同决定，不能理解成：“有用功多，机械效率高”或“总功大，机械效率低”．
（2）当总功一定时，机械做的有用功越多（或额外功越少），机械效率就越高；
（3）当有用功一定时，机械所做的总功越少（或额外功越少），机械效率就越高；
（4）当额外功一定时，机械所做的总功越多（或有用功越多），有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高．
6．如图所示，用甲、乙两个相同的滑轮将同样的钩码（滑轮重小于钩码重），缓慢提升相同的高度，则下列说法正确的是（ ）
A．F1与F2大小相等
B．甲的机械效率比乙高
C．F1做的总功比F2多
D．甲中绳子自由端移动的距离比乙大
▉题型6 功、功率、机械效率的区别
【知识点的认识】
功率表示做功的快慢，功率大表示做功快；
功率的大小与功和做功所用的时间都有关，因此做功多，不一定做功快；
机械效率反映机械做功性能的好坏，它与功、功率之间没有直接的大小关系，即机械效率高的机械不代表做的功多，不代表做功快，只能说明机械的有用功和总功的比值大，能量的利用率高。
7．下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是（ ）
A．做功多的机器机械效率一定高
B．功率小的机器做功慢
C．机械效率高的机器功率一定大
D．功率大的机器做功时间一定短
▉题型7 测量滑轮组的机械效率的实验
【知识点的认识】
实验目的：测量滑轮组的机械效率
实验原理：η=W有W总=GℎFs
实验器材：滑轮组、相同的钩码若干、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺
实验步骤：
（1）用弹簧测力计测量出钩码的重力G；
（2）按装置图把滑轮组和刻度尺安装好，并记下钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置；
（3）竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升，读出其示数F，并从刻度尺上读出钩码上升的距离h和绳子末端移动的距离s；
（4）分别算出有用功W有、总功W总和机械效率η，将各项数据填入表格
（5）增加被提升钩码的个数，重复步骤（2）（3）（4）
实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大
8．用如图甲的装置探究滑轮组的机械效率η与动滑轮重G动的关系（忽略绳重和摩擦）：
（1）改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙的图像。分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 。（填“高”或“低”）
（2）分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为 N。
（3）当被抬升物体的重力为9N，动滑轮重力为3N时，滑轮组的机械效率为 。
9．同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图甲、乙、丙所示，实验数据记录如表所示。
（1）实验中应沿竖直方向 （选填“匀速”或“加速”）拉动弹簧测力计；
（2）通过比较1、4两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度 （选填“有关”或“无关”）；
（3）通过比较 两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高；
（4）分析表中数据可知：第3次实验是用图 所示装置来完成的，第3次实验时所做的有用功为 J，滑轮组的机械效率是 %。
10．下面是小聪和小明做“测滑轮组的机械效率”的实验。
（1）小聪和小明两人用弹簧测力计测钩码重量时的情形分别如图甲、乙所示，你认为 ______是正确的（选填“甲”或“乙”）
（2）他们正确进行实验后，测出如表中的数据，实验装置如图丙、丁所示。
①通过表中数据可分析出实验1是用 图所示的装置做的实验，实验2是用 ______图所示的装置做的实验，实验2的机械效率为 。
②通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率 。
（3）结合生产生活实际，下列方法中可提高滑轮组机械效率的是 。
A.增大绳重
B.减轻动滑轮重
C.加快物体提升的速度
11．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3组实验，实验数据记录如下：
（1）在实验操作中应该使钩码 （选填“快速”或“缓慢”）上升。
（2）进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为 （保留三位有效数字）。
（3）进行第3次测量时，弹簧测力计示数为 N，滑轮组做的有用功是 J，滑轮组做的额外功是 J。
（4）分析实验数据，实验小组得出的实验结论是：同一个滑轮组，提升的物体越重，它的机械效率越 （选填“高”或“低”）。
（5）在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让测力计处于静止状态时才读数，该同学的读数与实际相比 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”），测得的机械效率 （选填“偏高”、“偏低”或“不变”）。
（6）（多选）某次实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F，钩码重记为G，动滑轮重记为G′，绳自由端移动距离记为s，钩码提升高度记为h，不计绳子重及摩擦，则下列关于滑轮组机械效率的计算关系中错误的是 。
A．η=GℎFs
B．η=GF
C．η=GG+G′
D．η＝1−GℎFs
12．某班同学在“探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关”时，他们猜想滑轮组的机械效率可能与动滑轮的个数、物重和物体上升的高度等因素有关，各小组利用如图所示的装置进行验证，杨阳那组得到的实验数据如表：
（1）比较第1、2次实验数据得出：用不同的滑轮组提升相同的物体，动滑轮个数越多， ；比较第2、3次实验数据得出：同一个滑轮组，提升的物体越重， ；比较第1、4实验数据得出：同一个滑轮组的机械效率与物体上升的高度 。
（2）在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，该同学的读数与实际相比 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”），测得机械效率 （选填“偏高”、“偏低”或“不变”），说明滑轮组的机械效率还与 有关。
（3）有两个组所用的动滑轮重量相同，提升的物体也相同，测的机械效率却不同，原因可能是绳子与滑轮或滑轮轴之间的 不同，影响了测量结果。所以，我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了 它的机械效率。
▉题型8 斜面机械效率的测量实验
【知识点的认识】
实验目的：探究斜面的机械效率
实验器材：斜面（高度可调），木块，弹簧测力计，细线，刻度尺．
实验原理：η=W有W总
实验步骤：
1.用弹簧测力计测出小木块的重力，
2.调节斜面的高度并测出斜面的高度，
3.测出小木块在斜面上移动的距离，并读出拉力的大小．
4.重复做3次，并把数据填入表格．
实验结论：斜面越陡机械效率越高，斜面越缓，机械效率越低．
13．如图所示，某实验小组的同学在探究“斜面的机械效率”时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据。
（1）分析表中的数据可得出：在其他条件一定时，斜面越平缓越 （选填“省”或“费”）力；
（2）该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.5N，他们测得这种情况下斜面的机械效率为 ；把第4次与第 次的测量结果相比较，还能得出：在其他条件一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越 （选填“高”或“低”）。
▉题型9 滑轮、滑轮组机械效率的计算
【知识点的认识】
滑轮组：①η=W有W总=GℎFs=GnF
②η=W有W总=GℎGℎ+G动ℎ=GG+G动；
14．在老旧小区改造中，工人利用滑轮组将重380N的建筑材料提升到楼顶，如图所示。已知工人对绳子的拉力为200N，建筑材料在5s内匀速上升5m，不计绳重及摩擦。此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．动滑轮所受重力为10N
B．滑轮组所做的有用功为2000J
C．工人所用拉力的功率为380W
D．滑轮组的机械效率为95%
（多选）15．如图所示，物体浸没在水中，工人用200N的拉力F在10s内将重为400N的物体匀速提升2m，物体没有露出水面，此时滑轮组的机械效率是80%，不计绳重和摩擦，g＝10N/kg，则下列说法中正确的是（ ）
A．物体露出水面前，工人匀速提升重物时拉力的功率为80W
B．物体在水中受到的浮力为80N
C．物体的体积为8×10﹣3m3
D．物体露出水面后，此滑轮组提升该物体的机械效率将小于80%
（多选）16．如图甲所示的装置，A是重15N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和50N，质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，常数g取10N/kg。下列结论正确的是（ ）
A．动滑轮的重力为9N
B．第2s内拉力F的功率为40W
C．此装置最多能匀速运载80N的货物
D．此装置提升重物的最大机械效率为80%
（多选）17．如图所示，分别用甲、乙两个滑轮组提起重力G1＝G2的重物至相同的高度h，若所用拉力F1＝F2，已知甲的机械效率50%，则（不计绳重及摩擦）（ ）
A．乙的机械效率75%
B．乙的机械效率80%
C．拉力F1做的功与拉力F2做的功之比3：2
D．甲、乙两个滑轮组中的动滑轮重力之比3：1
18．平平用如图所示装置进行实验。图甲中直接用弹簧测力计匀速提升重物高度为h过程中，弹簧测力计示数为F1，图乙中弹簧测力计通过动滑轮匀速提升同一个重物，记录重物和绳子自由端的始末位置，重物上升高度仍为h，绳子自由端移动距离为s，弹簧测力计示数始终为F2，请你根据记录表格中的实验数据回答下列问题。
（1）F1提升重物做功为WF1＝ J，比较WF1与WF2的大小关系，可以得到的结论是使用动滑轮提升重物不能 （选填“省力”“省功”或“省时间”）；
（2）若不计绳重和摩擦，动滑轮重 N；
（3）本次实验动滑轮提升重物的机械效率是 %。（结果保留一位小数）
19．小明家装修房屋，一箱质量为80kg的建筑材料放在水平地面上，它与水平地面的接触面积是1m2。装修工人用500N的拉力F通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升3m，用时20s。（g＝10N/kg）求：
（1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强；
（2）拉力F的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
20．如图所示，甲工人用F甲＝80N的水平推力推动重为600N的货物，从A处水平路面上匀速移动5m至仓库门口B处，用时20s；乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在竖直方向上匀速移动3m到达指定位置C，滑轮组的机械效率为80%。求：（g取10N/kg）
（1）重物从A处移动到仓库门口B处的速度？
（2）甲工人做功的功率是多少W？
（3）利用滑轮组提升货物所用的拉力F乙是多少N？
▉题型10 其他机械的效率计算
【知识点的认识】
机械效率的计算公式是：η=W有用W总×100%，其中η代表机械效率，‌W有用是有用功，‌W总是总功。‌这个公式用于计算任何类型的机械系统，‌无论是滑轮组、‌斜面、‌杠杆还是其他类型的机械装置。
21．如图是一种液压千斤顶，当手压摇臂时，重物便被举高，它的工作原理是用这种千斤顶把某汽车的一个后轮顶起时，施加在摇臂上竖直向下的压力为200N，每压一次，手竖直向下移动的距离是50cm，压10次后，车后轮被抬高10cm，整个过程做的有用功为600J，该千斤顶的机械效率是 %。
题型1 有用功、额外功与总功
题型2 有用功的计算
题型3 功的原理
题型4 机械效率的概念
题型5 机械效率的比较大小
题型6 功、功率、机械效率的区别
题型7 测量滑轮组的机械效率的实验
题型8 斜面机械效率的测量实验
题型9 滑轮、滑轮组机械效率的计算
题型10 其他机械的效率计算
实验次数
钩码重力G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
1.2
0.3
55.6%
2
4
0.1
1.9
0.3
70.2%
3
6
0.1
1.6
0.5
4
2
0.2
1.2
0.6
55.6%
物理量
实验1
实验2
钩码重G/N
4
4
钩码上升的高度h/m
0.1
0.1
绳端拉力F/N
2.0
1.4
绳端移动距离s/m
0.3
0.5
机械效率η
67%
次数
钩码重/N
动滑轮重/N
钩码上升的距离/cm
弹簧测力计的示数/N
弹簧测力计上升的距离/cm
机械效率
1
2
0.8
5
1
15
66.7%
2
4
0.8
5
1.7
15
\
3
6
0.8
5
\
15
\
实验次数
物重
（N）
物体上升的高度
（m）
拉力（N）
绳子自由端移动的距离（m）
机械效率（%）
1
1
0.1
0.6
0.2
83.3
2
1
0.1
0.4
0.4
62.5
3
2
0.1
0.65
0.4
76.9
4
1
0.2
0.6
0.4
83.3
实验次数
斜面的倾斜程度
物块重力G/N
斜面高度h/m
拉力F/N
斜面长度s/m
机械效率η
1
较缓
5
0.2
2.4
1
41.7%
2
较陡
5
0.5
3.2
1
78.1%
3
最陡
5
0.7
4.3
1
81.4%
F1/N
h/cm
F2/N
s/cm
拉力做功W/J
甲图
3
5
/
/
/
乙图
/
5
2.1
10
0.21